МЕТОД ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Н.К. Полуянович; М. Н. Дубяго

Н.К. Полуянович Южный Федеральный Университет
М. Н. Дубяго Южный Федеральный Университет

Ключевые слова: Изоляционные материалы, прогнозирование, неразрушающий метод контроля, энергия частичных разрядов, термофлуктуационные процессы, силовые кабели, тепловые потери, износ

Аннотация

Рассматриваются вопросы мониторинга состояния изоляции силовых кабельных ли-ний (СКЛ). Показано, что наличие примесей, либо продуктов окисления, возникающих в результате нагрева в изоляционном материале (ИМ), приводит к возникновению токов утечки. Получена математическая модель, позволяющая рассчитать мощность ЧР, а также определить расположение включения m1 в основной изоляции, обусловленные мощ-ностью активной составляющей тока утечки, при его возникновении в основной изоляции кабеля. Расчет изменения теплового потока, проходящего через слои изоляции кабеля про-водится в зависимости от радиальных расстояний методом кусочно-заданных функций, с учетом теплового сопротивления включения. Математическая модель, позволяет на ряду с послойным расчетом изотерм в поперечном сечении кабеля, определять наличие включений в ИМ. Методика, предлагаемая в разработанной модели, позволяет проводить учет теп-ловых потерь основываясь на тепловых и геометрических размерах включения, что не было учтено в указанных выше моделях. Предложен способ определения срока службы изоляци-онного материала учитывающий суммарную напряженность электрического поля в изоля-ционном материале для различных размеров включения, а также геометрические и электрические параметры включений; энергия активации структурного пробоя материала. Модель старения изоляционного материала позволит использовать ее для определения остаточного ресурса и прогнозирования износа изоляционного материала. Исследована надежность ИМ, а именно срок службы изоляционного материала КЛ от напряженности и температуры, в сравнении с базовой формулой. Проведены экспериментальные исследо-вания надежности изоляции, а именно разработан алгоритм и выполнено моделирование срока службы изоляции СКЛ от напряженности и температуры. Рассмотрены вопросы технического обслуживания силовых кабельных линий с использованием современных не-разрушающих методов диагностики.

Литература

1. Коржов А.В., Томашева Е.В. Энергетическая диаграмма силового кабеля для анализа активных потерь, влияющих на состояние изоляции // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энерге-тика». – 2008. – № 11. – Вып. 9. – С. 29-31.
2. Полуянович Н.К., Тибейко И.А. Эксплуатация и ремонт систем электроснабжения про-мышленных предприятий. – Таганрог, 2014.
3. Полуянович Н.К., Дубяго М.Н., Щуровский В.А. Методы испытания силового электро-оборудования. – Таганрог, 2016.
4. Зайцев Е.С. и др. Моделирование тепловых процессов в кабеле с изоляцией из сшитого полиэтилена средствами Matlab и Simulink // Матер. НПК. Ч. 1. – СПб.: Изд-во Политех-нического университетата, 2014. – 176 с.
5. Полуянович Н.К., Дубяго М.Н. Термофлуктуационный метод диагностики состояния изоляционных материалов СКЛ и прогнозирование их остаточного ресурса // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2018. – Т. 61, № 5. – С. 66-71.
6. Дубяго М.Н., Полуянович Н.К., Пшихопов В.Х. Метод исследования термофлуктуацион-ных процессов в задачах диагностики и прогнозирования изоляционных материалов // Вестник Донского государственного технического университета. – 2017. – Т. 17, № 3 (90). – С. 117-127.
7. Дубяго М.Н., Полуянович Н.К. Термодинамический способ выявления деструкции изо-ляции в задачах диагностики и прогнозирования ресурса кабельных систем // Инженер-ный вестник Дона. – 2017. – № 3 (46). – C. 25.
8. Dubyago M.N. and Poluyanovich N.K. Thermal Processes of the Isolating Materials in Prob-lems of Nondestructive Diagnostics of the Main and Distributive Power Stations // IOP Con-ference Series: Materials Science and Engineering. 229. – 2017.
9. Дубяго М.Н., Пшихопов В.Х., Полуянович Н.К. Оценка и прогнозирование изоляционных материалов силовых кабельных линий // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 7 (168). – C. 230-237.
10. Дубяго М.Н., Пшихопов В.Х., Полуянович Н.К. Оценка и прогнозирование изоляционных материалов силовых кабельных линий // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 7 (168). – С. 230-237.
11. Dubyago M.N., Poluyanovich N.K. Thermal processes of the isolating materials in problems of nondestructive diagnostics of the main and power supply systems // EAI Endorsed Transac-tions on Energy Web and Information Technologies. 18(16): e3.
12. Dubyago M.N. and Poluyanovich N.K. Prediction of residual life of isolating materials in the process of thermal power equipment deterioration // 2017 2nd International Conference on Ad-vanced Materials Research and Manufacturing Technologies (AMRMT 2017) 2–5 August 2017, Phuket, Thailand IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2017. – Vol. 229. – 012036. – ISSN: 1757-899X.
13. Дубяго М.Н., Полуянович Н.К. Метод амплитудного и фазового распределения импульсов частичных разрядов в задачах исследования изоляции кабельных линий // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2012. – № 7 (132). – С. 200-205.
14. Dubyago M.N., Poluyanovich I.A., Poluyanovich N.K. Thermodynamic approach for identifying oxidative processes insulation breakdown // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 752-753. – P. 1153-1157.
15. Dubyago M.N., Poluyanovich N.K. Prediction of residual life of isolating materials in the pro-cess of thermal power equipment deterioration // Advances in energy, environment and chemi-cal engineering (AEECE 2015). – 2015. – P. 49-54
16. Poluyanovich N.K., Rassoha D.P., Formanyuk V.S. The automatic electric isolation defects diagnosing system's algorithm development // Proceedings of X International Saum Confer-ence on Systems, Automatic Control and Measurements (SAUM 2010). – 2010. – P. 265-269.
17. Dubyago M.N., Poluyanovich N.K. Analysis of insulation materials of cable systems by meth-od of partial discharges // Advances in Materials Science and Applications. – 2015. – Vol. 4, No. 1. – P. 23-32.
18. Дубяго М.Н., Полуянович Н.К. Неразрушающий метод прогнозирования остаточного ресурса силовых кабельных линий // Информатика, вычислительная техника и инженер-ное образование. – 2012. – № 1 (8). – C. 27-33. 19. Poluyanovich N.K., Dubyago M.N. Study of characteristics of partial discharge for assessment of condition of electrical insulating materials of power supply system // Applied Mechanics and Materials. – Vol. 459. – P. 70-75.
20. Dubyago M.N., Poluyanovich N.K. Thermal Processes of the Isolating Materials in Problems of Nondestructive Diagnostics of the Main and Distributive Power Stations // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 229(1),012036. 21. Dubyago M.N., Poluyanovich N.K. Thermal processes of the isolating materials in problems of nondestructive diagnostics of the main and power supply systems // EAI Endorsed Transac-tions on Energy Web 5(16),e3.
22. Dubyago M.N. & Poluyanovich N.K. Thermal processes of the isolating materials in problems of nondestructive diagnostics of the main and distributive power stations // EAI Endorsed Transactions on energy Web and Information Technology 12 2017-01. – 2018. – Vol. 5, Issue 16. E3.
23. Dubyago M.N. Poluyanovich N.K. Dependence of dielectric loss tangent on the parameters of multilayer insulation materials cable. Environment, Energy and Applied Technology – Sung & Kao (eds), 2015 Taylor & Francis Group, London. – P. 1003-1007. ISBN 978-1-138-02691-9. 24. Dubyago M.N., Poluyanovich N.K. Thermal processes of the isolating materials in problems of nondestructive diagnostics of the main and distributive power stations. EAI Endorsed Transactions on Energy Web and Information Technologies 18(16): e3. ж. SJR SCImago Journal & Coutry Rank
25. Marina N. Dubyago and Nikolay K. Poluyanovich. Estimation of Insulating Materials Depre-ciation and Forecasting the Residual Cable Resource Considering the Current Core Tempera-ture // International Journal of Materials, Mechanics and Manufacturing. – 2019. – Vol. 7, No. 1. – P. 415-420.